水力学课件：2第二章 水静力学.ppt

'YangzhouUniv水力学全国水文水资源专业进修班熊亚南扬州大学水利与能源动力工程学院 第二章水静力学§1静水压强定义及其特性§2重力作用下静水压强的基本方程§4等压面、连通器原理及其应用《水力学》YangzhouUniv§3压强的表示方法和计量单位§5静水力学原理在水文测验中的应用§6水头与单位势能§7平面上静水总压力的计算§8曲面上静水总压力的计算 《水力学》YangzhouUniv第二章水静力学§1静水压强定义及其特性1静水压强定义及其特性静水压力：静止液体作用在与之接触的表面上力，用P表示。PP面平均静水压强静水压强单位：N/㎡、kN/㎡、Pa、kPa 《水力学》YangzhouUniv1静水压强定义及其特性静水压强的特性静水压强垂直指向受压面作用于同一点上各方向的静水压强的大小相等M×B第二章水静力学§1静水压强定义及其特性 《水力学》YangzhouUniv第二章水静力学§2重力作用下静水压强的基本方程《水力学》YangzhouUniv2重力作用下静水压强的基本方程水静力学基本方程式一：p01Z高程基准面2当z1＝z2时，则p1＝p2，即水平面上的各点压强相等当z2＜z1时，则p2＞p1，即位置越低点的压强越大当已知某点的p和z值时，便可求得液体内其它点的压强 《水力学》YangzhouUniv2重力作用下静水压强的基本方程第二章水静力学§2重力作用下静水压强的基本方程压强由两部分组成：液面上的气体压强p0单位面积上高度为h的液柱重γhp01h若已知：液面气体压强p0=98kN/m2，水深h=1m，试计算：1点处的压强。水静力学基本方程式一： 《水力学》YangzhouUniv3.1绝对压强、相对压强、真空值第二章水静力学§3压强的表示方法和计量单位绝对压强——以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，用p′表示相对压强——以当地大气压作为零点计量的压强，用p表示。若将当地大气压强用pa表示，则有真空值（或真空压强）——指绝对压强小于大气压强的数值，用pv来表示3压强的表示方法和计量单位 《水力学》YangzhouUniv3.2压强的单位应力单位工程大气压单位液柱高度1个工程大气压=98kN/㎡=10m水柱压=735mm水银柱压第二章水静力学§3压强的表示方法和计量单位 《水力学》YangzhouUniv4.1等压面第二章水静力学§4等压面、连通器原理及其应用由压强相等的点连成的面，称为等压面。等压面可以是平面，也可以是曲面。只受重力作用的连通的同一种液体内，等压面为水平面；反之，水平面为等压面。连通容器连通容器连通器被隔断4等压面、连通器原理及其应用 《水力学》YangzhouUniv4.2压强的测量——利用静水力学原理设计的液体测压计4.2.1测压管AhpaBAhLα第二章水静力学§4等压面、连通器原理及其应用 《水力学》YangzhouUniv——利用静水力学原理设计的液体测压计4.2.2U形水银测压计Aγγmhb4.2压强的测量第二章水静力学§4等压面、连通器原理及其应用 《水力学》YangzhouUniv——利用静水力学原理设计的液体测压计4.2.3差压计ABs△h=ABs△h油=4.2压强的测量第二章水静力学§4等压面、连通器原理及其应用 《水力学》YangzhouUniv5.1自记水位计测井第二章水静力学§5静水力学原理在水文测验中的应用5静水力学原理在水文测验中的应用水位自记室的测井与河道相连通，测井水面和河道水面均为大气压强，即两者压强相等，所以两水面高程相等 《水力学》YangzhouUniv5.2压力式水位计第二章水静力学§5静水力学原理在水文测验中的应用5静水力学原理在水文测验中的应用各式压力式水位计，都是通过一定的方法测量静水压强，然后换算出水位值气泡式水位计 《水力学》YangzhouUniv第二章水静力学§6水头与单位势能p0AZ高程基准面压强水头测压管水头位置水头静止液体内各点的测压管水头等于常数。6水头与单位势能单位位能单位压能单位势能静止液体内各点的单位势能等于常数。 《水力学》第二章水静力学§7作用于平面上的静水总压力7作用于平面上的静水总压力YangzhouUniv7.1静水压强分布图静水压强分布图的绘制规则：1.按一定比例，用线段长度代表该点静水压强的大小2.用箭头表示静水压强的方向,并与作用面垂直ABpaPa+ρgh相对压强分布图 《水力学》第二章水静力学§7作用在平面上的静水总压力YangzhouUnivABρghBABCABAB 《水力学》第二章水静力学§7作用在平面上的静水总压力YangzhouUniv7.2图解法——适用于矩形平面静水总压力的大小:Ω为静水压强分布图形的面积；b为矩形受压面的宽度；静水总压力的方向：垂直并指向受压面静水总压力的作用点（压力中心或压心）：通过压强分布体的重心（或在矩形平面的纵对称轴上，且应通过压强分布图的形心点） 《水力学》第二章水静力学§7作用在平面上的静水总压力YangzhouUniv例题：某挡水矩形闸门，门宽b=2m，一侧水深h1=4m，求该闸门上所受到的静水总压力。解：方向向右→作用点距门底静水总压力的大小hh/3e 《水力学》第二章水静力学§7作用在平面上的静水总压力7.3解析法——适用于任意形状的平面YangzhouUnivαhcCxCyCyO（x）PDD静水总压力的大小为pc为受压面形心点的压强ω为受压面的面积静水总压力的作用点位置：Jc表示平面对于通过其形心点且与ox轴平行的轴线的面积惯性矩。 《水力学》第二章水静力学§7作用在平面上的静水总压力YangzhouUniv例题：一垂直放置的圆形平板闸门如图所示，已知闸门半径R=1m，形心在水下的淹没深度hc=8m，试用解析法计算作用于闸门上的静水总压力。hchDFP解：yO 《水力学》第二章水静力学§8作用于平面上的静水总压力8作用于曲面上的静水总压力YangzhouUnivh水平分力PxPz铅直分力Pb 《水力学》第二章水静力学§8作用于平面上的静水总压力8作用于曲面上的静水总压力YangzhouUnivh水平分力PxP静水总压力大小：方向：α作用点：Pz铅直分力 《水力学》第二章水静力学§8作用于平面上的静水总压力YangzhouUnivABA′B′FEG曲面上静水总压力的水平分力等于曲面在铅垂投影面上的静水总压力。P 《水力学》第二章水静力学§8作用于平面上的静水总压力YangzhouUnivABA′B′FEGP压力体曲面上静水总压力的垂直压力等于压力体内的水体重。 《水力学》第二章水静力学§8作用于平面上的静水总压力YangzhouUniv压力体应由下列周界面所围成：（1）受压曲面本身（2）自由液面或液面的延长面（3）通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所作的铅垂平面 《水力学》第二章水静力学§8作用于平面上的静水总压力YangzhouUnivABABABC 《水力学》第二章水静力学§8作用于平面上的静水总压力YangzhouUniv例题：一弧形闸门如图所示，闸门宽度b=4m，圆心角φ=45°，半径R=2m，闸门旋转轴恰与水面齐平。求水对闸门的静水总压力。解：闸门前水深为ABφhORαZDD水平分力：铅直分力：静水总压力的大小：静水总压力与水平方向的夹角：静水总压力的作用点： 《水力学》YangzhouUniv思考题1.静水压强有哪些特性？2.何谓绝对压强，相对压强和真空值?它们之间如何换算？3.压强有几种单位表示?几种单位之间如何换算？4.在只受重力作用的静止液体中等压面的形状是怎样的？第二章水静力学课外练习题'